[发明专利]长距离岩石顶管摩阻力计算方法及管岩接触状态检测方法

说明书

本发明提供了一种长距离岩石顶管摩阻力计算方法及管岩接触状态检测方法，首先采集施工参数，然后根据采集到的施工参数采用不同接触状态对应的摩阻力计算模型，计算出管节与围岩处于不同接触状态时所受到的摩阻力。以此确定不同管岩接触状态下对应的管节单位长度摩阻力阈值范围。在实际施工过程中，可以通过检测顶管机的顶力和机头阻力确定顶管受的摩阻力的实测值，并根据理论计算方法得出的不同管岩接触状态下顶管单位长度摩阻力阈值范围对比实测值，确定管节与围岩的接触状态。弥补了单一计算模型不能真实反映长距离顶管工程中的管岩接触状态的不足，以便于在长距离岩石顶管工程中确定管节所处状态并进行相应的顶力控制。

技术领域

本发明涉及顶管摩阻力计算方法技术领域，具体涉及一种长距离岩石顶管摩阻力计算方法及管岩接触状态检测方法。

背景技术

作为一种非开挖技术，顶管施工具有施工效率高、安全、环保以及对交通影响小等优点，因而越来越广泛地应用到工程建设中。现阶段，随着顶管技术越来越成熟，顶管工程已朝着超长距离、大断面、适应复杂地层的方向发展。

在顶管工程中，顶力是决定管节工作井结构设计设计以及顶管机选型的决定性因素之一。准确预测顶管工程顶力可有效控制工程安全与工程造价。顶力由两部分组成，即刀盘迎面阻力以及管土侧摩阻力，而对于长距离顶管工程，侧摩阻力的大小对顶力起控制作用。因而，摩阻力是决定顶力的主要参数。

目前，在长距离顶管工程中，一般会通过在管节与隧道超挖间隙中注入润滑材料减小摩阻力，如膨润土泥浆，然而，膨润土的注入会使得管节与围岩之间的接触状态变得更为复杂。

在工程实践中，长距离岩石顶管施工中的开挖物料会通过超挖间隙进入管壁周围形成沉渣，并不断累积进而改变管岩接触状态，引起管岩接触圧力的变化，并对接触圧力的分布造成影响。可见在计算摩阻力时需要考虑管节与围岩之间不同接触状态。

但已有的摩阻力计算方法都只是采用单一的计算模型计算摩阻力，基本没有或没有较全面考虑膨润土的注浆效应，往往忽略了其浮托作用。因此，亟需一种全面考虑注浆效应的摩阻力计算方法，以弥补了单一计算模型不能真实反映长距离顶管工程中的管岩接触状态的不足。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种长距离岩石顶管摩阻力计算方法及管岩接触状态检测方法，采用相应的摩阻力计算模型计算管节处于不同接触状态时的摩阻力，真实反映长距离施工中管节的接触状态。

具体技术方案如下：

第一方面，提供了一种长距离岩石顶管摩阻力计算方法，包括：

采集管节的施工参数；

基于施工参数通过相应的摩阻力计算模型计算管节处于不同接触状态时所受的摩阻力。

结合第一方面，在第一方面的第一种可实现方式中，根据施工参数中的管节外直径、注浆压力、管浆摩擦系数和顶进距离，计算管节处于悬浮状态时所受的摩阻力。

结合第一方面或第一方面的第一种可实现方式，在第一方面的第二种可实现方式中，根据所述施工参数中的管节外直径、管节每延米重量、每延米配重、注浆压力、管浆摩擦系数、管岩摩擦系数、顶进距离和管节浮力，计算管节处于顶部接触状态时所受的摩阻力。

结合第一方面、第一方面的第一或第二种可实现方式，在第一方面的第三种可实现方式中，根据所述施工参数中的管节外直径、管节每延米重量、每延米配重、管节外半径、注浆压力、管岩摩擦系数、管浆摩擦系数、顶进距离、泥浆重度，以及液体自由液面与管节顶面之间的距离，计算管节处于底部填充状态时，不同接触角度所对应的摩阻力。